山区短波和超短波应急指挥通信系统

文章编号: 1001- 893X( 2010) 07- 0035- 05 山区短波和超短波应急指挥通信系统� 莫思特 (四川大学 电气信息学院, 成都 610065) 摘 � 要:通过分析汶川地震通信受损情况、山区通信抢修过程以及抗震救灾山区指挥通信状况,阐述 了建立山区应急指挥通信系统的重要性以及山区指挥通信应具备的特征,提出了一种基于短波和超 短波数字集群通信技术的山区应急指挥通信系统构建模式:省与县之间建设短波通信电台, 县与乡 以及村之间建设超短波数字集群通信系统, 乡到村之间建设无线广播系统。该系统具有使用维护成 本低、通信内容保密性好、应对灾情险情能力强等特点。 关键词:汶川地震;应急指挥通信; 短波/超短波电台;数字集群通信 中图分类号: TN92 � � 文献标识码: A � � doi: 10. 3969/ j. issn. 1001- 893x. 2010. 07. 008 Emergency HF/ UHF Command and Communication System for Mountainous Area Applications MO Si�te ( School of Electrical Engineering and Informat ion, Sichuan University, Chengdu 610065, China) Abstract:This paper analyses the damage on the communication systems, rush- repair of communication facili� ties and the command and communication condition in mountainous area in Wenchuan Earthquake, explains the importance of establishing emergency command and communicat ion system for mountainous area and the charac� teristics which should be owned by the system, and proposes a model of emergency command communicat ion sys� tem based on short�wave(HF) and ultrashort wave( UHF) digital trunking communication technology. The HF radio communication system is used to connect the county town to the provincial city, the digital trunking com� munication system is used to connect the rural town to the county town, and the wireless broadcast ing system is employed for the villages. The emergency communication system is featured by low cost and high security of communication information. It is able to cope with the earthquake disasters and transmit emergency informat ion to all the people in the emergency area. Key words: Wenchuan earthquake; emergency command communication; HF/UHF radio; digital trunking communications 1 � 引 � 言 5�12汶川特大地震发生后, 重灾区通信设施严 重受损,地震导致的山体滑坡掩埋了山区道路,交通 完全中断,抗震救灾工作非常被动。由于县以及县 以下单位没有应急指挥通信设备, 地震后十多个小 时,还有多个县城杳无音讯。工业和信息化部迅速 总结了地震中的应急通信问题, 5月下旬, 批准了 中国应急通信规划!, 相继启动了国家通信网应急 �35� 第 50 卷 第 7期 2010 年 7 月 电讯技术 Telecommunication Engineering Vol. 50� No. 7 Jul. 2010 � 收稿日期: 2010- 03- 31; 修回日期: 2010- 05- 21 基金项目: 国家高技术研究发展计划( 863 计划)项目( 2006AA12A104) Foundation Item:The National High Technology Research and Development Program of China( 863 Program) ( No. 2006AA12A104) 指挥调度系统、应急短波通信系统、应急宽带卫星通 信系统等重点项目[ 1- 2]。 中国是一个多山的国家,山区面积占全国国土总 面积的 69�1%。山区更易遭受各种灾害,灾害的发生 往往导致交通中断,信息的传递和抢险救灾的指挥只 能依靠通信系统,研究山区应急通信指挥系统对山区 的防灾减灾具有着特别重要的意义。 2 � 汶川地震中的应急指挥通信状况 2. 1 � 汶川地震对通信造成的损害以及应急通信修复 汶川特大地震造成四川、甘肃、陕西省内3 811 个电信局所、29 064个移动基站(含小灵通基站)受 灾,累计损毁线路24 056 km, 倒杆断杆117 057根。 受地震的影响, 汶川县、黑水县、茂县、理县、平武县、 青川县、北川县通信完全中断,只能依靠海事卫星电 话与外界取得通信联系[ 3]。 汶川地震发生当天, 工业和信息化部成立了以 李毅中部长为组长的国家抗震救灾应急指挥领导小 组,紧急启动应急预案[ 4]。各电信运营商在工业和 信息化部的统一部署下, 全力投入抗震救灾工作。5 月13日 13时,通过卫星电话在北川抢险救灾指挥 部现场拨通了与外界的第一个电话, 13日 18时 30 分,开通了 30路通信电路、8M 视频通信, 恢复北川 对外联系; 13日 7时 55分, 通过卫星电话发回了青 川灾损的情况, 21时50分基本恢复县城通信; 14日 8时 40分, 理县固话、小灵通、宽带通信全面恢复; 15日 13时 55分,全面恢复汶川固定电话、小灵通和 宽带的对外通信; 16日18时 20分,打通平武的通信 光缆; 16日 21时 45分,茂县通信打通。截至5月20 日早上8时, 8个重灾县辖下的 201个乡镇中有146 个通信基本正常。 2. 2 � 汶川地震的应急指挥通信 汶川地震发生后的最初几天时间, 应急指挥通 信基本上依赖中国卫通和交通部中国交通信息中心 提供的卫星电话或其它的卫星通信终端,中国电信、 中国联通、中国移动最初为应急指挥通信提供的服 务,也需通过卫星终端完成转发和中继。 对于公众的信息传递主要依靠广播。在省会成 都市, 5月 12日14时 55分,成都人民广播电台开始 广播与地震相关的信息, 发布政府公告,广播灾区求 救和救援信息。5月 12日 16时 10分,成都市公安 部门派出广播车上街广播, 代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 成都市人民政府广 播公告。 2. 3 � 汶川地震应急指挥通信暴露的主要问题 ( 1)地震后的第一时间,山区基本没有指挥通信 工具。由于县以及县级以下单位没有应急指挥通信 设备,交通中断导致外部的应急通信设备无法在短 期内送入,地震发生后,重灾区县级单位与上级机关 失去联系。部分山区乡村,在地震过后一周都得不 到消息; ( 2)应急通信设备严重不够。抗震救灾的前两 天,指挥机构通信工具依靠总数两千多台的卫星电 话。由于受灾面积大, 抢险救灾需要部队、通信、交 通、电力、医疗等多部门参与,两千多台的卫星电话 远远不能满足通信需求; ( 3)缺少面向公众的广播通信。突发事件发生 后,广播通信可能是公众了解事件信息、政府信息, 组织抢险自救的唯一通信工具。汶川地震中,很多 受灾地区没有广播信息; ( 4)指挥通信信息容易被他国窃取。地震刚开 始,指挥通信完全依赖卫星通信。可是卫星通信使 用的卫星大都为国外卫星,通信信号容易被他国窃 取,影响到国家安全。 3 � 建设山区应急指挥通信系统的必要性 3. 1 � 我国山区的基本概况 中国是一个多山的国家,山区(包括丘陵和高原) 面积达 663�6 万平方公里, 占全国国土总面积的 69�1%。山区人口约 6�74 亿, 占全国总人口的 55�7%。山区的土地资源、生物资源、水能资源、矿产 资源是我国经济发展的基础,山区在国家安全方面具 有重要的战略地位。维护山区的稳定、发展,对国民 经济发展和国防建设来说具有非常重要的意义。 3. 2 � 山区应急指挥通信系统的重要作用 ( 1)山区应急指挥通信系统关系到国家安全。 目前,国际形势复杂,恐怖势力增强, 而山区容易成 为恐怖势力的根据地, 山区应急指挥通信系统是应 对潜在恐怖袭击的通信保障,山区应急指挥通信的 建设关系到国家安全; ( 2)山区应急指挥通信可能成为紧急状态下山 区与外界信息传递的唯一通道。汶川地震震坏了山 区与外界联系的道路, 由于没有应急指挥通信系统, 几个山区县城在震后十多个小时仍然杳无音讯; �36� www. teleonline. cn 电讯技术 � � � � 2010 年 (3)山区应急指挥通信是突发事件后山区统一 指挥的基础;山区应急指挥通信是外部救援力量迅 速到位、合理有效分配的保障;山区应急指挥通信是 发布政府消息、安抚民心、稳定社会秩序、迅速组织 救灾力量的有力保证。 3. 3 � 山区应急指挥通信应具备的特征 汶川地震损毁线路24 056 km,受灾山区的固定 电话完全中断, 由于移动蜂窝通信的基站和交换机 依赖有线通信, 移动蜂窝电话也完全中断。因此, 山 区应急指挥通信系统应不含有线通信模块。 山区应急指挥通信系统应使用国内通信系统。 应急指挥通信内容必然包含国家机密, 在抢险救灾 动用军队时,还包含国防机密。包含国家机密和国 防机密的通信信号, 如果通过国外的通信载体传输, 通信信号容易被截获,就可能给国家安全带来影响。 突发事件的处理需要在第一时间发布指挥部的各 种消息,稳定民心,组织抢险力量,征集抢险物质,应急 指挥通信应能将这些信息通知到事发地的所有人。 4 � 山区应急指挥通信的基本架构 4. 1 � 应急指挥通信系统总体架构 根据我国的行政划分, 山区应急指挥通信系统 可以分为省级应急指挥通信系统、县级应急指挥通 信系统、乡级应急指挥通信系统和村级应急指挥通 信系统。市级应急指挥通信系统与县级应急指挥通 信系统类同,城市的行政区以及城市的各级部门、参 与抢险救灾的各种机构的指挥通信系统与乡级应急 指挥通信系统类同,城市的街道应急指挥系统与村 级应急指挥通信系统类同。省应急指挥通信系统结 构如图1所示。 图 1� 省应急指挥通信系统结构 Fig. 1 The structure of provincial emergency command and communication system 4. 2 � 应急指挥通信系统业务需求 省级指挥中心与县级指挥中心需要协调的部门 多,军队、医疗、专业抢险队、通信、运输、电力、新闻 等部门都要与县级指挥中心沟通。因此, 县级与省 级指挥通信除了语音业务外,还需数据业务与图像、 视频业务。带有图像、视频业务的指挥通信系统,将 有助于省级指挥中心详细了解灾情险情, 还可以提 供远程救援和远程医疗。 县级指挥中心与乡级指挥中心至少应该有语音 业务,最好还有视频业务。乡级指挥中心与村级指 挥中心应该有语音业务。村级指挥中心需要广播业 务,用于向公众传递政府信息。 4. 3 � 山区应急指挥通信系统通信方式 根据山区可能遇到的灾情、险情、恐怖袭击的分 析,考虑到山区大多经济实力较差、缺少专业通信人 才的特点,山区应急通信指挥系统应该满足的基本 要求为:通信信道为无线信道;通信距离远、成本低、 易于维护;使用、维护简单;遇到灾情、险情受损后, 容易迅速恢复;指挥信息覆盖面广,能够覆盖到村级 单位;通信内容可以加密。 汶川地震中, 由于光缆与基站的损坏,重灾区的 固定电话、移动蜂窝电话、网络全部中断, 而且, 通信 中断后短期内恢复困难。可见, 现有的固定电话、蜂 窝移动通信以及大灵通、小灵通都不能作为山区应 急指挥通信工具。 卫星电话和卫星通信在抗震救灾指挥系统中发 挥了巨大作用,卫星通信方式应是指挥通信的最佳 选择。但是, 使用卫星通信作为指挥通信系统面临 几个问题:卫星电话信号不稳定; 卫星通信成本高, 不适合大范围使用; 我国自己的通信卫星无法满足 应急通信指挥需求,如果租用国外的卫星,存在泄密 的危险。基于以上几个原因,山区的应急指挥通信 目前还不能采用卫星通信方式。 汶川地震指挥系统中, 除了卫星通信外,还有两 种通信方式发挥了巨大作用。其一是短波电台, 另 一种就是超短波对讲机。某武警部队使用了短波电 台,保证了抗震救灾时指挥通信通畅;都江堰市公安 局的对讲机系统, 几乎是当地救灾抢险中唯一可以 使用的指挥通信工具。 短波信道不容易遭到破坏, 电台架设简单, 容易 维护,通信内容可以加密, 通信成本低, 适合县级指 挥中心与省级指挥中心的通信[ 5]。超短波通信终 端比短波通信终端更便宜, 使用维护也更方便, 但 是,由于主要采用地波传输, 传输距离不太远,适合 于县级指挥中心与乡、村指挥中心的应用[ 6]。 �37� 第 7期 � � 莫思特: 山区短波和超短波应急指挥通信系统 总第 260 期 4. 4 � 山区应急指挥通信系统组成 根据以上分析,山区应急指挥通信系统组成如 图2所示。 图 2 � 山区应急指挥通信系统结构 Fig. 2 The structure of emergency command and communications system for mountainous area (1)省级指挥中心与县级指挥中心之间建立短 波通信 以短波通信方式作为省级指挥中心与县级指挥 中心之间的应急指挥通信系统的优点主要有: 短波 通信传播距离远;传输通道依靠电离层,不容易遭到 破坏; 设备操作与维修维护比较简单; 设备价格便 宜,适合于多套备份;架设简单、迅速,在系统遭破坏 时,能够迅速恢复; 可以传播语音和数据, 传输信息 可加密;功率较低,对电源要求低。在现有的通信技 术条件和山区人力物力条件的基础上, 短波通信是 县级单位与省级单位之间山区应急指挥通信系统较 好的通信方式。 ( 2)县应急指挥中心与乡、村应急指挥中心建立 超短波数字集群通信系统 数字集群通信系统是多个用户(部门或群体)共 用一组无线电信道,并动态地使用这些信道的专用 移动通信系统。集群通信系统具备特有的调度功 能、组呼功能以及快速呼叫等特性,在应急通指挥信 系统中具有重要作用。 超短波数字集群通信系统需要无线基站。无线 基站的选址除了考虑能满足通信方面的要求, 还需 考虑基站所处场地的地址条件, 避免山体崩塌或滑 坡造成的不利影响。另外, 基站的设计还应具有良 好的抗震性能, 为了确保基站能不间断工作, 建议采 用太阳能电池供电。 这样构成的超短波数字集群通信系统, 平时可 以作为县内各部门办公通信工具,在突发事件时组 成县里的应急指挥通信系统, 不必为维护应急指挥 通信系统增添额外的开支。 (3)乡应急指挥中心与村应急指挥中心建立无 线广播系统 无线广播系统用于向公众广播政府公告、发布 救援信息、组织人力物力投入自救工作。无线广播 系统组成结构如图 3所示,供电方式为太阳能电池 供电。乡指挥中心将指挥信息通过无线发送终端发 送出去, 村指挥中心通过无线接收终端收到指挥信 息,并通过高音喇叭进行广播,抢险救援的相关信息 就可以通知到每个人。 图 3� 乡与村之间的无线广播系统结构 Fig. 3 The structure of wireless broadcasting system between the township and village 5 � 结束语 根据对当前通信技术水平的分析,综合灾情、险 情可能会遇到的困难, 山区应急指挥通信系统可以 采用如下方式:省应急指挥中心与县应急指挥中心 采用加密的无线短波通信方式, 县应急指挥中心与 乡应急指挥中心以及村应急指挥中心采用超短波数 字集群通信, 乡应急指挥中心与村应急指挥中心采 用无线广播系统。这样的山区应急指挥通信系统, 指挥信息可以根据需要下发到各个层次, 具有成本 低、易于维护、覆盖面广、组网简单等特点。整个系 统采用无线信道, 无论什么样的突发事件,通信信道 都不会遭到破坏, 可以满足突发事件下山区应急指 挥通信的要求,其中,超短波数字集群通信系统与无 线广播系统可以用于日常通信。 参考文献: [ 1] � 中国应急通信规划开始组织实施 [ EB/ OL] . 2008- 05 - 30 [ 2010 - 03 - 31] . http: / / it. sohu. com/ 20080530/ n257187891. shtml. 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Email: mosite@ scu. edu. cn 诚聘审稿专家启事 为了进一步加大审稿力度,充实审稿专家数据库, 提高∀电讯技术#的办刊质量, ∀电讯技术#编委会常年 面向社会诚聘电子信息领域的专家、学者担任本刊的审稿专家。审稿专家将享有如下权利: ( 1)向本刊投稿通过评审后优先安排发表,并免收审稿费和版面费; ( 2)向本刊推荐稿件通过评审后优先安排发表,并酌情减免版面费; ( 3)获得每期免费赠阅的∀电讯技术#及本刊编辑部编辑出版的∀电讯技术动态#(月刊, 内部交流,全彩色 铜版纸印刷) ; ( 4)参加本刊举办的学术活动。 如果您有意应邀加入到本刊的审稿专家行列, 敬请填写附表 (可向编辑部索要电子版或在本刊网站 www. teleonline. cn下载)后通过电子邮件发送到本刊编辑部邮箱,或直接注册为本刊审稿专家。我们承诺为 您的个人信息保密, 对于您的支持表示衷心感谢。 电 � 话: 028- 87555632 � 传 � 真: 028- 87538378 � Email: dxjs@ swiet. com. cn, dianxunjishu@ china. com ∀电讯技术#审稿专家登记表 姓 � 名 单 � 位 基 本 信 息 职务 职称 学历学位 从事专业 联 系 方 式 通讯地址 邮 � 编 电 � 话 传 � 真 Email QQ 号 个人简介 �39� 第 7期 � � 莫思特: 山区短波和超短波应急指挥通信系统 总第 260 期